DE957161C

DE957161C - Verfahren zum elektrischen Messen der Lebenskraft von Bakterien und anderen lebendenZellen sowie Vorrichtung zur Ausfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE957161C
Application number: DEL18701A
Authority: DE
Inventors: Ludwika Lepszowa Geb Grabczak
Original assignee: LUDWIKA LEPSZOWA GEB GRABCZAK
Current assignee: LUDWIKA LEPSZOWA GEB GRABCZAK
Priority date: 1954-04-23
Filing date: 1954-04-30
Publication date: 1957-01-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Messen der Lebenskraft von Bakterien sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, welche auch zur Feststellung der Aktivität und Wirksamkeit von verschiedenen Arzneimitteln, Antibiotika, Impfstoffen u. dgl. auf bestimmte Kulturen Anwendung finden kann.

Das bisher bekannte Verfahren zum Messen der Lebenskraft von Bakterien beruht auf der Aussaat der Bakterien auf geeignete Beete und Kultivierung der Aussaat während bestimmter Zeit bei entsprechender Temperatur. Angesichts dessen, daß der Wuchs der Bakterien, je nach deren Art sowie der Art und Weise der Hemmung der Lebenskraft, eine Zeitdauer von 48 Stunden bis 3 Monaten erfordert, kann die Hemmung der Lebenskraft erst nach Ablauf dieser Zeit festgestellt werden.

Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt, nach welchem die Lebenskraft der Bakterien oder Zellen bzw. Aktivität der verschiedenen Chemikalien, Impfstoffe, Antibiotika usw. mittels der Skala der Mikrometerschraube des Mikroskops auf Grund der Tiefe, in der sich die Bakterien in der Flüssigkeitsschicht befinden und in der beim betreffenden elektrischen Potential die Bewegungsgeschwindigkeit gleich Null ist, berechnet

werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren bedarf keiner Messung der Zeit oder der Bewegungsgeschwindigkeit im elektrischen Einheitsfelde sowie keiner komplizierten Berechnungen. Die Erfindung wird näher an Hand der Zeichnung erläutert, in der die Vorrichtung zum Messen der Lebenskraft der Bakterien oder Zellen schematisch dargestellt ist. Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren und die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, in welchem das bekannte Phänomen der Elektrophorese ausgenutzt wird, erlaubt es, in io bis 20 Minuten mittels einer Untersuchung und einer Berechnung auf Grund einer Formel die Lebenskraft der geprüften Bakterien bzw. lebenden Zellen zu der Lebenskraft frisch kultivierter Bakterien bzw. lebenden Zellen desselben Stammes vorzunehmen.

Die Platte 6 ist langer als die Platte 7, und der

Abstand zwischen den Platten wird durch zwei

ao parallele Distanzstücke, z. B. Glasstäbchen, gehalten.

Die Dicke d der Glasstäbchen entspricht der Dicke der Flüssigkeitsschicht und zugleich dem Abstand zwischen der unteren Fläche der oberen Glasplatte und der oberen Fläche der unteren Glasplatte.

Wenn auf die untere Glasplatte- 6 einige Tropfen einer Bakterien oder Zellen enthaltenden Flüssigkeit gegossen werden und die Platte 7 daraufgelegt wird,

bildet sich eine gleichmäßige Flüssigkeitsschicht von der Dicke d zwischen den beiden Platten; hierbei dienen die Glasstäbchen gleichsam als Seitenwände.

Da die untere Glasplatte 6 langer ist, breitet sich

die Flüssigkeit bis zu deren Enden aus, und diese Stellen dienen als Kontakte für die Elektroden 4, 5, welche vorteilhaft aus Platin in Glaskapillargefäßen hergestent sind.

Die Elektroden 4, 5 werden mit elektrischem Gleichstrom von der Batterie 8 gespeist; das Voltmeter 9, das MiUi- oder Mikroamperemeter 10 und der potentiometrische Widerstand 13 dienen zu Kontroll- und Regulierungszwecken.

Die Grundplatte 1 mit den Glasplatten 6, 7 und den Elektroden 4, 5 wird nun unter ein Mikroskop oder ein Ultramikroskop gelegt, und die Elektroden 4, 5 werden in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet. Die Kapillargefäße 11, 12 sind an den verschiebbaren Griffen 2, 3 befestigt, und zwar in solcher Lage, daß die Elektroden 4, 5 auf den benetzten überstehenden Enden der Glasplatte 6 ruhen, wobei die Kapillargefäße die Flüssigkeit berühren. Eine solche Vorrichtung sichert einen guten Kontakt der Elektroden mit der Flüssigkeit und erlaubt es, die Produkte der Elektrolyse leicht zu entfernen.

Nach Einschaltung der Elektroden in den elektrischen Stromkreis wandern die Bakterien zu den Elektroden; die Bewegung kann unter dem Mikroskop beobachtet werden. Es ist bekannt, daß die beobachtete Geschwindigkeit der elektrophoretischen Bewegung der Bakterien oder Zellen in verschiedener Tiefe der Flüssigkeit eine Funktion dieser Tiefe ist; es wurde jedoch festgestellt, und dies ist die Grundlage der Erfindung, daß die Tiefe, in welcher die Geschwindigkeit der Bakterien oder Zellen unter dem Mikroskop gleich Null ist, sich mit der elektrophoretischen Geschwindigkeit dieser Bakterien oder Zellen und somit mit ihrer Lebenskraft ändert.

Da die Messungen, die mit Hilfe der Mikrometerschraube des Mikroskops durchgeführt werden, nur von der Dicke der Flüssigkeitsschicht abhängen, können diese in verhältnismäßig kurzer Zeit, sozusagen in einigen Minuten, durchgeführt werden.

Es wird angenommen, daß die beobachtete Geschwindigkeit V der Teilchen, in diesem Falle der Bakterien oder Zellen, eine Vektorsumme der elektrophoretischen Geschwindigkeit der Bakterien oder Zellen und der Geschwindigkeit des flüssigen Mediums, also des Wassers, unter dem Einfluß des erzeugten elektrischen Feldes, ist. Die tatsächliche Geschwindigkeit V der Bewegung von Bakterien oder Zellen ist für denselben Stamm der Bakterien oder Zellen in jeder Tiefe der Flüssigkeit dieselbe, jedoch hängt die Geschwindigkeit des flüssigen Mediums von der Tiefe ab, in welcher sie gemessen wird. Die beobachtete Geschwindigkeit der Bewegung der Bakterien oder Zellen, gemessen als Vektorsumme dieser beiden Geschwindigkeiten, hängt daher von der Dicke der Sus- 8g pensionsschicht ab.

Die bekannte Formel für die Tiefe der Flüssigkeitsschicht, in welcher die Geschwindigkeit der Flüssigkeit gleich Null ist, d.h. in welcher die gemessene Geschwindigkeit eine tatsächliche Geschwindigkeit go der Bakterien oder Zellen ist, lautet wie folgt:

I/12

wobei X_x die berechnete Tiefe und d die Dicke der Schicht ist. Aus dieser Formel geht hervor, daß die Tiefe X₁ von dej Dicke d der Schicht abhängig ist.

In der parallelen Schicht der Flüssigkeit zwischen den Glasplatten 6, 7 gibt es auch eine solche Tiefe, in der die beobachtete Geschwindigkeit V der Bakterien oder Zellen gleich Null ist. Wenn die Bakterien in dieser Schicht beobachtet werden, sieht man unter dem Mikroskop, daß sich diese nicht bewegen, obwohl sie sich im elektrischen Felde befinden.

Man stellt vorerst die Lebenskraft der frischen Bakterien oder Zellen derselben Art wie die der zu beobachtenden fest. Diese Bakterien oder Zellen werden in dem Apparat angeordnet und man schaltet den elektrischen Strom zwischen den Elektroden 4, 5 ein; dann sucht man mit Hilfe des Mikroskops eine solche Tiefe der Schicht X_w, in welcher die Bewegung der Bakterien oder Zellen gleich Null ist. Diese Tiefe wird mit Hilfe der Skala der Mikrometerschraube des Mikroskops auf folgende Weise ermittelt. Beginnend am Boden der Schicht beobachtet man die Bewegung z.B. der Coli-Bakterien; man sieht, daß diese sich in Richtung auf die Kathode bewegen. Ferner ermittelt man diejenige Tiefe, in welcher die Bewegung dieser Bakterien oder Zellen sehr langsam, aber auch in Richtung auf die Kathode erfolgt, und man stellt diese Tiefe mittels der Skala der Mikrometerschraube des Mikroskops zahlenmäßig fest. Ferner ermittelt man auf dieselbe Weise die Tiefe, in welcher die Bewegung der Bakterien oder Zellen 1*5 langsam, aber bereits in entgegengesetzter Richtung,

d.h. zur Anode, erfolgt. Das arithmetische Mittel dieser beiden Tiefen wird mit X_w bezeichnet.

Auf dieselbe Weise findet man X_m für dieselbe Gruppe der Bakterien oder Zellen, deren Lebenskraft festgestellt werden soll. Betont sei, daß X_w wie auch X_m in einer Flüssigkeitsschicht derselben Dicke d, bei derselben Spannung V und derselben Entfernung zwischen den Elektroden, festgestellt werden muß.

Auf Grund der auf diese Weise erzielten Ergebnisse

ίο für X₁, X_w und X_7n bei der bestimmten Spannung und der bestimmten Entfernung zwischen den Elektroden berechnet man die Lebenskraft Z der Bakterien oder Zellen in Prozenten im Verhältnis zu den Ausgangsbakterien oder Zellen derselben Gruppe, deren Lebenskraft als ioo°/₀ig bezeichnet wird.

Z = ioo (in o/o)

X_m —

(2)

Wenn X_m kleiner als X₁ ist, ist die Bezeichnung X_m — X₁ negativ, und dann ändert der Vektor der elektrophoretischen Geschwindigkeit der Bakterien oder Zellen sein Zeichen, und die Lebenskraft der Bakterien oder Zellen wird gänzlich gehemmt. In solchem Falle kann festgestellt werden, ohne auf weitere Berechnungen laut Formel (2) einzugehen, daß die Lebenskraft der Bakterien oder Zellen gehemmt ist. Der Prozentsatz der Bakterien oder Zellen wird nur für X_m in Grenzen X₁ bis X_m berechnet.

Während der Messungen soll das Milliamperemeter 10 eingeschaltet und die Tiefe bei dem gleichen durchfließenden Strom abgelesen werden, indem die Spannung mit Hilfe des Voltmeters kontrolliert wird.

Wenn die elektrophoretische Geschwindigkeit des gegebenen Typs der Bakterien oder Zellen größer als Null ist, was z.B. bei Staphylococcus Aurea der Fall ist, wird der Prozentsatz Lebenskraft der Bakterien oder Zellen auf Grund der folgenden Formel berechnet:

Z. = ioo (in %>)

(3)

wobei X₁ > X_w und X₁ > X_m, jedoch X_m > X_w ist.

Wenn X_m im Bereich der Skala der Mikrometerschraube des MikroskopsHegt, d.h. wennX_ro< X_n^X₁, wird die Lebenskraft der Bakterien oder Zellen auf Grund der Formel (3) berechnet. Je größer X_m ist, um so kleiner ist der Prozentsatz der Lebenskraft.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum elektrischen Messen der Lebenskraft von Bakterien und anderen lebenden Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Mikroskop zunächst für eine Suspension frisch kultivierter Bakterien bzw. lebender Zellen desselben Stammes die Schichttiefe X_w bestimmt wird, bei der die beobachtete Geschwindigkeit der Bakterien bzw. der lebenden Zellen als Vektorsumme aus der Geschwindigkeit der Flüssigkeit und der Geschwindigkeit der Bakterien bzw. Zellen Null ist, und daß unter gleichen Versuchsbedingungen der entsprechende Wert X_m für die zu untersuchenden Bakterien bzw. Zellen ermittelt wird, worauf aas diesen beiden Werten und der bekannten Schichttiefe X₁, in welcher die Geschwindigkeit der betreffenden Flüssigkeit ohne Bakterien bzw. Zellen gleich Null ist, die Lebenskraft Z der zu untersuchenden Bakterien bzw. Zellen in Prozenten der Lebenskraft der frisch kultivierten Bakterien bzw. Zellen errechnet wird, wobei die Errechnung der Lebenskraft für den Fall, daß die elektrophoretische Geschwindigkeit der Bakterien bzw. Zellen kleiner als Null ist, nach der Formel

Z = 100

X_w — X₁

und für den Fall, daß die elektrophoretische Geschwindigkeit der Bakterien bzw. Zellen größer als Null ist, nach der Formel

Z — 100

Xl Xy,

X₁ — X _u

erfolgt.
2. Vorrichtung zum Bestimmen der Lebenskraft von Bakterien und anderen lebenden Zellen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch Distanzstücke in geringem Abstand voneinander gehaltene Glasplatten, von denen die untere (6) an zwei gegenüberliegenden Seiten über die obere (7) hinausragt, durch zwei an eine Spannungsquelle (8) anschließbare Elektroden (4, 5), die die überstehenden Enden der unteren Glasplatte (6) berühren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 577/439 7.56 (609 777 1.57)